車輛軸溫檢測

1、4.9 溫度檢測診斷溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度的微觀概念是大量分子運動平均強度的表示。分子運動愈激烈其溫度表現(xiàn)越高。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量。溫度測量儀表按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式測溫利用熱平衡原理來測量溫度，測量儀表通常比較簡單、可靠，測量精度較高；但存在測溫的延遲現(xiàn)象，且不能應(yīng)用于很高的溫度測量。非接觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫元件不需與被測介質(zhì)接觸，測溫范圍廣，也不會破壞被測物體的溫度場，反應(yīng)速度一般也比較快；但受外界因素的影響，其測量誤差較大。1、 熱膨脹式溫度計利用液體、氣體、或固體熱脹冷縮的性質(zhì)來進行測量，如水銀

2、溫度計、雙金屬溫度計。一、一、 接觸式測溫接觸式測溫2、 熱電偶測溫熱電偶是利用熱電效應(yīng)來測量溫度的。將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。當導體A和B的兩個接觸點1和2之間存在溫差(tt0)時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢eAB(t, t0)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。 eAB稱為熱電勢。當熱電極材料A、B確定后，若使冷端溫度不變，則熱電勢就只是熱端溫度t的單值函數(shù)。因此，通過測量熱電勢，就可以測出溫度t。熱電偶多用銅-康銅、鎳鉻-康銅、金鈷-銅、鉑-銠等組成。3、 熱電阻測溫熱電阻測溫是基于導體或半導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。因此只要測出電阻值的變化

3、（一般用電橋，需外加電源），就可測量出溫度。熱電阻測溫的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定，信號可以遠距離傳送和記錄等特點。缺點是不能測定高溫，因流過電流大時，會發(fā)生自熱現(xiàn)象而影響準確度。由于感溫元件占有一定的空間，所以也不能用它來測量“點”的溫度。此外，反應(yīng)速度慢。熱電阻溫度計包括金屬絲電阻溫度計和熱敏電阻溫度計兩種。u 金屬絲電阻溫度計：利用金屬導體的電阻值隨溫度變化而改變的特性來進行溫度測量的。純金屬及多數(shù)合金的電阻率隨溫度升高而增加，在一定溫度范圍內(nèi)，電阻溫度關(guān)系接近線性。u 熱敏電阻：在錳、鎳、鈷、鐵、鋅、鈦、鎂等金屬的氧化物中分別加入其它化合物制成的。熱敏電阻具有負電阻溫度系數(shù)，其電阻

4、值是隨溫度的升高而減小。因為雖然溫度升高引起自由電子遷移率略為下降，然而自由電子的數(shù)目隨溫度的升高而增加得更快，所以溫度升高其電阻值下降。RT熱敏電阻的溫度系數(shù)大，靈敏度高，但非線性大。)11(00TTeRR1、 基本原理任何物體，當其溫度高于絕對零度時，都會以電磁波的形式向外輻射能量，溫度越高，輻射的能量越多。輻射能的波長很廣，但主要是紅外線和可見光。溫度越高，電磁波譜中包含的短波成分越多；溫度越低則長波成分越多。二、非接觸式測溫二、非接觸式測溫名稱聲波無線電波紅外線可見光紫外線X射線 射線頻率波長 104 Km10 Km1 Km1 m1cm 1mm1 m 1 nm0.1 nm310-1 3

5、1023105 3108 31010 31011 31014 31017 31018 31021物體對于給定的入射輻射必然存在著吸收、反射和透射，而且吸收率，反射率和透射率之和必然等于1： +=1若物體的=1，則稱為黑體，若=1則稱白體，若=1則稱為透明體。2、 單色溫度計當波長一定時，物體的輻射亮度只隨物體的溫度面改變。單色溫度計就是通過測量物體的輻射亮度來檢測其溫度。單色溫度計又稱亮溫儀。單色溫度計可分為光學高溫計和光電高溫計。u 光學高溫計：通過人眼比較高溫計燈絲和被測物的亮度，并調(diào)節(jié)燈絲的電流，使兩者達到亮度平衡。燈絲的電流大小就反映了被測物的溫度的高低。u 光電高溫計：采用光電元件代

6、替人眼來進行亮度平衡。4000( , )EeT dT式中5.67 10-8W/(m2K4)，稱為斯忒藩一玻耳茲曼常數(shù)。工程材料均為灰體，其全輻射能E=E0，稱為黑度或比輻射率。01。3、 輻射溫度計輻射溫度計是通過檢測被測物體入射到探測元件上的輻射能來實現(xiàn)溫度測量的。其依據(jù)為斯忒藩一波爾茲曼定律：黑體全輻射能 輻射溫度計的工作原理：輻射溫度計的工作原理：被測物體的輻射線由物鏡聚焦在受熱板上，受熱板是一種人造黑體，通常為涂黑的鉑片，當吸收輻射能以后溫度升高，由接在受熱板上的探測元件測定。通常被測物是灰體，如果知道了被測物體的值，就可以求得其溫度。檢測元件可分為光電型和熱電型兩類。n光電型檢測元件

7、（光子探測器）：是利用光電效應(yīng)來檢測輻射能的，其響應(yīng)速度快，但對波長有選擇性。n熱電型元件：是利用其電特性隨溫度變化而改變的原理來進行測量的。其特點是對波長無選擇性，特別適合全輻射測溫和低溫輻射測溫。熱電型檢測元件可分為熱敏電阻、熱電堆和熱釋電元件三類。l熱敏電阻：測量原理是物體的電阻隨溫度改變。l熱電堆：測量原理是物體的輸出熱電勢隨溫度改變。由數(shù)對以串聯(lián)方式排列在受熱板上的熱電偶組成。l熱釋電元件：利用熱釋電效應(yīng)進行測量，當其表面溫度發(fā)生變化時，晶體表面就會產(chǎn)生電荷，電荷經(jīng)放大后可轉(zhuǎn)換為電壓輸出，實現(xiàn)溫度的測量。這種傳感器響應(yīng)速度快，適合檢測人體或者動物的活動。 在停車時，由車輛乘務(wù)員逐個用

8、手摸。 在線路上，定點設(shè)置紅外線軸溫探測裝置。 在軸箱上裝雙金屬片接點，在溫度高時，接通車上報警電路。 在軸箱上安裝軸溫監(jiān)測與報警裝置，溫度傳感器采用熱敏電阻、合金絲或鉑電阻等。三、車輛軸溫檢測三、車輛軸溫檢測1、車輛軸溫檢測的方法、車輛軸溫檢測的方法紅外測溫是輻射測溫的特例。因為根據(jù)維恩位移定律：物體峰值輻射波長與物體自身的絕對溫度成正比： max=2897T而低溫時(600)，峰值輻射波長正好在紅外區(qū)域。紅外測溫的檢測元件與輻射溫度計一樣。2、 紅外測溫原理紅外測溫原理3、紅外軸溫探測系統(tǒng)、紅外軸溫探測系統(tǒng) 紅外熱軸探測系統(tǒng)是保障列車運行安全的重要設(shè)備之一。它采用紅外探測技術(shù)、光學技術(shù)、計

9、算機技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在線自動非接觸式監(jiān)測各種類型運行列車的軸溫，并將熱軸故障及時報告給列車調(diào)度系統(tǒng)，防止事故的發(fā)生。 檢測溫度范圍為15200，對應(yīng)的紅外線波長為610 um。 紅外熱軸探測系統(tǒng)自70年代在我國開始運用，至今已經(jīng)歷三次重要的產(chǎn)品更新。 第一代紅外熱軸儀采用紅外熱敏電阻探頭，人工根據(jù)探頭輸出幅值判斷熱軸，設(shè)備需要24小時人工值守。 第二代紅外熱軸探測系統(tǒng)采用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)了各種類型運行列車熱軸故障的自動判斷及信息的自動傳輸，設(shè)備實現(xiàn)了無人值守。 第三代的產(chǎn)品采用光子探頭技術(shù)及自適應(yīng)軸溫計算技術(shù)能夠準確探測高速運行列車的軸溫，系統(tǒng)更加可靠，并減少系統(tǒng)維護工作量。 系統(tǒng)主要由探測站、復示站、分局監(jiān)測中心和路局監(jiān)控中心組成。 探測站探測站沿鐵路線分布，每30公里設(shè)置一個。 探測站包括：紅外線軸承掃描儀，車輛傳感器和探測站主機。 紅外線軸承掃描儀包括：熱敏電阻或光子探測器、電子線路、擋板和擋板驅(qū)動電機。 軸承掃描儀可分為“上探式”(從上往下探測)和“下探式”兩種。目前一般采用下探式。車輛傳感器又稱磁頭，與鋼軌固聯(lián)，用于感受車輪信息，以測量車速、測量軸距、給出軸溫掃描器擋板的開啟信號。探測站主機采用工業(yè)控制計算機，用于采集紅外